來源：新浪科技
新浪科技訊 北京時間1月5日消息，據國外媒體報導，從新冠肺炎疫苗的快速研發，到不可思議的小行星樣品收集，2020年給我們留下了許多重要的科學時刻。
過去的一年中，新冠肺炎疫情在科學報導中佔據了主導地位。全世界的科學家和醫療工作者都在努力與新冠病毒（SARS-CoV-2）作戰，研究它如何傳播（無論是通過表面接觸、飛沫還是空氣傳播），如何影響人體（包括免疫力受損和嗅覺喪失等症狀），試圖找到應對這場大流行的最佳方案。在其他領域，科學研究儘管受到了新冠肺炎大流行和公共衛生措施的影響，但都沒有完全停止。對於這難忘的一年，美國《史密森尼》雜誌網站（smithsonianmag.com）的編輯在深思熟慮和辯論之後，列出了最重要的十個科學故事，對近一年的關鍵創新、研究和發現進行了梳理。
以創紀錄的速度開發新冠肺炎疫苗
在美國維吉尼亞州阿靈頓的維吉尼亞州中心醫院，一名註冊護士正在為一名護士接種新冠肺炎疫苗
自2019年底報告首例新冠肺炎病例至今，全球的確診病例已超過8.02億例，死亡人數超過170萬。在美國，有超過1900萬人被檢測出新冠病毒陽性，其中超過33.8萬人死亡。儘管該疾病仍在繼續蔓延並導致死亡，但由於創紀錄的疫苗研發速度，戰勝新冠病毒已經指日可待。在不到一年的時間裡，莫德納（Moderna）公司和輝瑞（Pfizer）公司（與BioNTech公司合作）都研製出了用於預防新冠肺炎的mRNA疫苗。與由少量現有病毒製成的傳統疫苗不同，mRNA疫苗中含有一種合成版本的RNA，可以欺騙免疫系統，使其認為存在某種種病毒，進而產生對抗病毒的抗體。此前的疫苗研發記錄誕生於20世紀60年代，當時是為了對抗流行性腮腺炎，前後花了四年時間。
輝瑞公司與BioNTech合作研發的新冠肺炎疫苗被交付給加州科爾頓的箭頭區域醫療中心
而在2020年，莫德納公司在1月份開始研發疫苗，輝瑞公司和BioNTech公司在3月份開始合作，到7月時，兩家公司都開始了後期試驗，各有大約3萬名參與者；11月，兩家公司宣布他們的疫苗的有效性超過90%；到12月中旬，美國食品與藥品監督管理局（FDA）批准了這兩種疫苗在美國使用。美國國家過敏和傳染病研究所主任安東尼·福奇稱讚這些成就是一場「勝利」，而接下來就是向公眾分發疫苗的複雜過程，可能將長達數月。
NASA探測器成功進行小行星採樣
NASA的歐西裡斯號探測器從「貝努」小行星採集巖石樣品（想像圖）
2020年10月，美國國家航空航天局（NASA）的歐西裡斯號（OSIRIS-Rex）探測器伸出機械手臂，從一顆有45億年歷史、名為「貝努」（Bennu）的小行星上獲取了巖石樣品。這次任務發生在距離地球3.34億公裡的地方，標誌著NASA第一次接觸小行星。歐西裡斯號探測器本應在小行星表面著陸，但觀測證明表面的巖石太多，因此幕後團隊轉而使用機械臂來獲取樣品。採樣過程似乎有些過頭，收集艙吸進了太多巖石，以至於一個重要的襟翼無法閉合。科學家們放棄了測量巖石的計劃，花了幾天時間才成功儲存了這些樣品。三年後，歐西裡斯號將返回地球。研究人員認為，它所攜帶的樣品中可能含有水和前生命物質——生命誕生的基礎。這些樣品也可能為地球上生命的起源提供線索。
有記錄以來最熱的一年？
在列舉這份榜單時，2020年還在與2016年競爭有記錄以來最熱的一年。這一年的高溫延續了一個危險的趨勢，即有記錄以來最熱的10年都發生在2005年以後。也許沒有什麼比大規模的森林大火更能說明2020年氣候變化的影響。隨著2019年成為有記錄以來最熱和最乾旱的一年，澳大利亞已經做好了應對災難的準備，但從2019年10月到2020年1月，該國就有數百萬英畝的土地被燒毀。成千上萬的澳大利亞人逃離了家園，許多動物死亡或逃離了受威脅的棲息地。
2020年8月19日，美國加州納帕LNU綜合體大火期間，火焰包圍了伯耶薩湖
在巴西，從2020年7月到10月，大火肆虐了潘塔納爾溼地，這是世界上最大的熱帶溼地。大約四分之一的生態系統（面積比希臘還大）被燒毀。當地居民和動物為了安全放棄了家園，不知道當他們回來時，地面上還會留下什麼。在美國，加利福尼亞州經歷了有史以來最嚴重的火災季，超過1.2萬平方公裡的土地被燒毀。最近該州又發生了大規模的火災，而過去5年中就發生了7次最具破壞性的火災。研究人員認為，炎熱乾燥的夏季（部分是由氣候變化引起）使該地區的火災季持續時間更長，也更不穩定。
金星上發現生命可能跡象了嗎？
金星是一個酷熱的世界，大氣壓力巨大，雲層具有酸腐蝕性
2020年9月，天文學家發表了兩篇論文，稱他們利用位於夏威夷和智利的望遠鏡，在金星上發現了一種名為磷化氫的氣體。他們認為，這種氣體可能具有生物性的來源，因為金星上的其他條件不能導致磷化氫的形成。眾多新聞媒體報導了這一消息，同時也指出，一些專家對該發現持懷疑態度。2020年10月，三個獨立的後續研究都未能在金星上發現磷化氫氣體。其中一項研究使用了新的數據，另外兩項則使用了最初團隊的原始數據。2020年11月，最初的研究小組修正了數據，稱金星大氣中的磷化氫水平比他們最初估計的低7倍。有關該氣體是否存在的爭論仍在繼續，但這個故事之所以重要，不僅在於研究數據得到了修正，還因為它展示了科學是一個提出發現並接受審查和修改的過程。
微塑料侵入了地球上最遙遠的地方
塑料碎片覆蓋了巴拿馬城Costa del Este附近的海灘
微塑料滲透到地球上各個棲息地的消息已經不是什麼新鮮事了，但科學家在2020年發表的幾項研究表明，微塑料的數量遠比之前認為的多得多，其影響範圍也比之前記錄的大得多。2020年4月，研究人員首次記錄了南極海冰中的微塑料。2020年6月，一項發表在《科學》（Science）雜誌上的研究估計，有大約1000噸塑料碎片通過空氣沉降到美國的國家公園和偏遠的荒野地帶。據估計，美國對海洋塑料垃圾的貢獻是此前預期的兩倍。2020年10月，科學家發表了一項研究，估計有1580萬噸微塑料埋在地球海底，比漂浮在海洋表面的要多得多。微塑料不僅佔據了地球的最低點；據2020年11月發表的一項研究，從珠穆朗瑪峰山坡上收集的每個樣品中都含有微塑料，其中一個樣本是在海拔8440米的地方採集的。微塑料碎片已經滲入了地球的水、空氣和包括人類在內的許多生物的活體組織。對於微塑料汙染會以何種方式影響我們，科學家仍知之甚少。
三種早期人類可能同時生活在南非
在Drimolen古洞穴系統中發掘出來的化石
定向演化（orthogenesis）又稱直生論，是指物種以一定的步驟演化，新物種取代已滅絕的物種，沒有太多重疊的理論。儘管在現代考古學中已被廣泛廢棄，但該理論仍在公眾對人類演化的理解中有著重要影響。在2020年4月的一項研究中，研究人員首次描述了一種更可能的人類演化場景。在南非豪登省的「人類的搖籃」（Cradle of Humanity，全稱為斯泰克方丹、斯瓦特科蘭斯、科羅姆德拉伊和維羅恩斯的化石遺址），三種可能的人類祖先共同生活在同一個古老洞穴中。在一個被稱為Drimolen古洞穴系統的無屋頂、圓形劇場般的居所裡，人們發現了非洲南方古猿（Australopithecus africanus）、粗壯傍人（Paranthropus robustus，又稱羅百氏傍人）和直立人（Homo erectus）的頭骨碎片，其歷史可追溯至195萬年前。這段時間將標誌著南方古猿統治的結束，以及傍人短暫歷史的開端。值得注意的是，這一發現將直立人的起源向前推了大約10萬年；科學家發現的一塊頭蓋骨碎片可能是該物種最早的化石證據。化石沉積層的坍塌使得精確的年代確定變得很困難，但這項研究提供了多個古人類物種共存於一個新地理位置的新證據，表明我們的祖先要比之前認為的更加多樣化。
新的人工智慧工具破解幾十年的生物學難題
谷歌的人工智慧公司DeepMind推出了一款名為AlphaFold的深度學習工具，可以在幾天內確定蛋白質的結構
蛋白質是使地球生命運轉的微小分子結構。所有的蛋白質一開始都是由胺基酸組成的化合物鏈，之後這些鏈條反覆摺疊、扭曲、翻轉，形成複雜的纏結，最終形成三維形態。蛋白質的形態決定了它的功能和局限性，比如進入並改變某些細胞。當科學家們能夠確定這些三維形狀時，他們就能進一步了解病毒如何傳播、如何破解遺傳密碼，以及如何破壞細胞的基礎結構。50年來，研究人員一直在尋找破解蛋白質結構密碼的方法。利用現有技術，科學家需要多年的試錯來努力弄清楚蛋白質的形態，而在2020年，谷歌的人工智慧公司DeepMind推出了一款名為AlphaFold的深度學習工具，可以在幾天內確定蛋白質的結構。該技術具有許多潛在應用和突破，包括更快和更先進的藥物篩選。正如一位研究人員在接受《自然》（Nature）雜誌採訪時所描述的那樣：「這是一項重大突破，當然也是我一生中最重要的科學成果之一。」
美國正在努力消除宮頸癌
美國佛羅裡達州邁阿密的一位兒科醫生正在給一名13歲的女孩注射HPV疫苗
在被新冠病毒所困擾的一年裡，一個與宮頸癌有關的好消息令人振奮。宮頸癌是發生在子宮頸的癌症，超過90%的患者都曾被人類乳頭瘤病毒（HPV）感染。根據2020年發布的研究報告，即使不增加疫苗接種或篩查，美國也有望在未來20至30年內消滅宮頸癌。近半個世紀前，子宮頸抹片檢查在全球範圍內廣泛推行並定期實施，使宮頸癌死亡人數逐年下降。2006年推出的疫苗能有效預防導致子宮頸癌的HPV感染。根據這項研究中使用的統計模型，如果醫療專業人員加強目前的疫苗接種和篩查工作，消除宮頸癌的那一天可能會比預期的更早到來。
華盛頓科學家對抗入侵的「殺人黃蜂」
大虎頭蜂是世界上最大的胡蜂，主要分布於亞洲東部和東南部，研究人員在北美也發現了它們的蹤跡
大虎頭蜂（Vespa mandarinia）有著「殺人黃蜂」的綽號，很難被人忽視。它們是世界上體型最大的胡蜂，主要分布於亞洲東部和東南部，在美國也發現了它們的蹤跡。大虎頭蜂以時常襲擊蜜蜂的蜂巢而聞名，它們的刺比北美洲任何普通蜜蜂都要大得多。《紐約時報》發表了一篇文章，介紹了科學家試圖阻止該物種在華盛頓州和卑詩省定居的努力。儘管研究人員在2019年秋季就發現了4隻黃蜂，但直到2020年10月初，他們才捕獲到第一隻活的大虎頭蜂。到2020年10月中旬，昆蟲學家發現了一個孤立並喪失功能的蜂巢，裡面有500多隻大虎頭蜂，包括200隻蟻后——研究人員仍不清楚其中一些蟻后是否交配並開始建立自己的領地，他們也在努力尋找這些可能會蜇人的「野獸」。總而言之，網際網路上的歇斯底裡被誇大了，但也並非完全無害。許多人開始在搜尋引擎中查詢殺蟲劑，一些常見但經常被忽視的傳粉昆蟲引發了恐慌。這個故事最重要的意義，便是讓人們了解到控制入侵物種的重要性。
50年來，人類捕殺了世界上三分之二的野生動物
一隻剛孵化出來的稜皮龜正努力爬向大海，這是世界上體型最大的海龜物種，如今已瀕臨滅絕
根據世界野生動物基金會（WWF）2020年發布的一份報告，自1970年以來，4392種野生動物（包括哺乳動物、兩棲動物、鳥類、魚類和爬行動物等）的數量減少了68%。生活在拉丁美洲和加勒比地區的動物受到的衝擊最大，它們的數量減少了94%。棲息地破壞被認為是這些動物數量銳減的主要原因。聯合國的《全球生物多樣性展望》報告也得出了同樣嚴峻的結論。該文件列出了2010年「愛知生物多樣性目標」所確定的承諾恢復生物多樣性的196個國家的名單。根據該目標的十年計劃，各國要實現某些生物多樣性恢復的重要目標，如防止入侵物種的蔓延和建立保護區。大多數目標沒有實現，或者只是部分實現。此外，這些報告還警告稱，如果人類與自然世界「破裂」的關係得不到修復，流行病（如世界目前面臨的新冠肺炎等）可能會變得更加普遍。聯合國生物多樣性公約執行秘書伊莉莎白·穆雷瑪在一份聲明中說：「人類越是以不可持續的方式利用自然並損害自然對人類的貢獻，我們對自身福祉、安全和繁榮的損害就越深。」（任天）